煅法制備棗核活性炭研究*

劉世軍 ，高 森 ，唐志書 △，崔春利 ，劉紅波 ，梁艷妮 ，張 娛 ，王 梅

1陜西中醫(yī)藥大學/陜西省中藥資源產業(yè)化協同創(chuàng)新中心，陜西 咸陽 712083;2陜西省中藥基礎與新藥研究重點實驗室;3陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院

活性炭是一種具有豐富孔隙結構和巨大比表面積的碳質吸附材料，具有吸附能力強、化學穩(wěn)定性好，力學強度高，且可方便再生等特點，在工業(yè)、農業(yè)、國防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護等領域被廣泛使用［1-2］。常規(guī)制備和處理活性炭耗工耗時，煅法在一定程度上操作簡單易行，省時省力。

大棗(Ziziphus jujubaMill.)為鼠李科(Rhamnaceae)落葉灌木或小喬木棗屬植物，全國各地均有栽培，在陜西、河北、河南、山東等地栽培較多。大棗性甘、溫，歸脾、胃經，具有補中益氣，養(yǎng)血安神的功效［3］。大棗核中富含木質素及礦物質，具有開發(fā)木質活性炭的巨大潛力，如果將果核和棗葉當作廢棄物而丟棄會造成大量資源的浪費，還會污染環(huán)境。在生活、化工、制藥等方面，由于木質活性炭優(yōu)越的性能而被廣泛應用。活性炭的原料有核桃外殼、椰殼、杏核等農林產物，雖然也有將大棗核作為制備木質活性炭的材料［4］，但未見采用煅法且不加活化劑將其制備成木質活性炭的相關報道。本實驗采用煅法制取活性炭，并對其相關性能進行測定。

1 材料與方法

1.1 儀器 101型電熱鼓風干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司)；藥篩；SHZ-82型恒溫水浴振蕩器(江蘇教育玻塑廠)；UV2600紫外可見分光光度計(島津公司)；酒精計(河北省武強縣同輝儀表廠)；HH-2型電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)；ACS-30電子秤(杰力衡器有限公司)；分析天平(上海佑科儀器儀表有限公司)；電爐子(飛龍電器)；沙子；不銹鋼盆；小瓷碟。

1.2 材料與試劑 大棗核(實驗室自制)；95%乙醇(安徽安特食品股份有限公司出品)；碘(天津市天力士化學試劑有限公司)；碘化鉀(天津市天力士化學試劑有限公司)；硫代硫酸鈉(天津市天力士化學試劑有限公司)；可溶性淀粉(重慶茂業(yè)化學試劑有限公司)；重鉻酸鉀(重慶茂業(yè)化學試劑有限公司)；亞甲基藍(重慶茂業(yè)化學試劑有限公司)；磷酸氫二鈉(西安三浦化學試劑有限公司)；磷酸二氫鉀(西安三浦化學試劑有限公司)；亞甲基藍試驗液(西安三浦化學試劑有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 活性炭制備方法 制備工藝：大棗核粉碎→煅制法→水洗→干燥→粉碎過篩→活性炭。操作要點：烘箱溫度調到105℃，將大棗核放入烘箱若干小時直至干燥，然后粉碎過7號篩，不用活化劑活化，備用。準備好電爐子，沙子，不銹鋼盆，電爐子提前預熱，再將粉碎好的樣品放入小瓷碟中，用另一小瓷碟封閉，再用不銹鋼盆倒扣瓷蝶，用沙子將其縫隙填滿防止空氣進入，開中火，開始計時，分別煅制 15、20、25、30 分鐘，待冷卻至室溫打開，收集樣品；水洗，烘干后研碎，過9號篩，密封保存即為活性炭。

1.3.2 活性炭性能測定 根據中華人民共和國國家標準木質活性炭試驗方法碘吸附值的測定(GB/T12496.8-1999)方法以及木質活性炭檢驗方法中亞甲基藍脫色力(GB/T12496.2-90)的測定，對所制備的活性炭性能進行測定。

2 結果

2.1 煅制時間對活性炭產率的影響 隨著煅制時間的增加，棗核活性炭產率先升高后降低。當活化時間從20分鐘延長到25分鐘時，活性炭的產率從42.8%降低至42.4%；可能隨著煅制時間的延長，碳化反應進行得越充分，碳的燒失越多，致使活性炭的收率下降，但活化20～25分鐘時產率下降并不明顯，見圖1。

2.2 煅制時間對活性炭碘吸附值的影響 碘吸附值用來表示活性炭對液體物質的吸附能力，棗核制取的活性炭碘吸附值隨著煅制時間的增長先增加后下降，且在25分鐘達到峰值，可能隨著煅制時間的延長，活化程度逐漸加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙結構越來越發(fā)達，同時，時間持續(xù)延長可能造成活性炭微孔結構的破壞，進而使得碘吸附值下降，見圖2。

2.3 煅制時間對活性炭亞甲基藍脫色力的影響 亞甲基藍脫色力是用來表示活性炭脫色能力的依據。所制棗核活性炭亞甲基藍的脫色力在25分鐘達到峰值，此時刻煅制的活性炭脫色力最強，之后亞甲基藍脫色力隨時間的增加有下降趨勢，可能是由于碳化程度逐漸加深，形成的微孔和中孔逐步增多，其孔隙結構越來越發(fā)達，持續(xù)的高溫導致原本的微孔結構出現塌陷，從而導致亞甲基藍脫色力的下降，見圖3。

圖3 煅制時間與活性炭亞甲基藍脫色力的關系

3 討論

3.1 煅制時間 在其他條件不變的情況下，反應速度基本不變，而煅制時間直接決定著活化程度。隨著煅制時間的延長，活性炭的產率、碘吸附值、亞甲基藍脫色力均逐步升高然后下降。所以煅制時間不能太長，長時間高溫會引起原本已經炭化合適的活性炭微孔結構發(fā)生塌陷，造成活性炭性能下降。為了兼顧活性炭吸附性能和得率，選擇活化時間為25分鐘。

3.2 操作注意 在煅燒過程中，由于棗核受熱炭化，有氣體及濃煙從鍋縫中慢慢冒出，應及時用濕沙子封堵，以防空氣進入，使樣品灰化。煅制結束后需等鍋體至室溫后方能開鍋，防止樣品遇到空氣復燃而灰化。

3.3 操作人員保護 在整個操作過程中，要加強勞動保護，防止被燙傷。而且在研制和過篩中戴上口罩盡量避免粉塵、活性炭吸入呼吸道，以造成不必要的健康隱患。

總之，本實驗采用市面上從未用過的煅法，在制備方法上有一定創(chuàng)新，其成本低廉，操作簡易可行，安全可靠，為大工業(yè)生產提供了一定技術支撐。

［1］竇智峰，姚伯元.高性能活性炭制備技術新進展［J］.海南大學學報：自然科學版，2006，24(1)：74-78.

［2］Rozada F，O t ero M，G arci a A I.A ct i ve carbons from sew age sl udge and di scarded t yres;product i on and opt i m i zat i on［J］.J H azard M at er B，2005，124(1/3):181-191.

［3］劉世軍，唐志書，崔春利，等.大棗化學成分的研究進展［J］.云南中醫(yī)學院學報，2015，38(3)：96-100.

［4］張越，楊曉霞，徐家偉，等.化學活化法制棗核基活性炭研究［J］.廣州化工，2015，43(6)：102-104.